《电动力学 Electrodynamics》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 电磁现象之普遍规律 §1.3 介质的电磁性质 §1.4 电磁场之边值关系

第一章电磁现象之普遍规律S1.3介质的电磁性质介质之电特性介质之磁特性电位移失量与磁场强度之引入介质中Maxwell方程组介质中唯象定律《电动力学》

《电动力学》 第一章 电磁现象之普遍规律 §1.3 介质的电磁性质 介质之电特性 介质之磁特性 电位移矢量与磁场强度之引入 介质中Maxwell方程组 介质中唯象定律

介质之电特性（绝缘）介质的极化微观图像E=0E±0P, =0P, ±0无极分子Ep,αEEp,=0体积元一致极化P,+0P, 0有极分子Zp,=0Ep,αE取向无规体积元取向趋同十极化介质的电极化强度矢量单位体积内的等效电偶极矩物理极限，宏观小，微观大P二 limO局域量Q《电动力学》

《电动力学》 介质之电特性 ▪ （绝缘）介质的极化微观图像  单位体积内的等效电偶极矩  物理极限，宏观小，微观大  局域量 取向无规 一致极化 无极分子 体积元 有极分子 体积元 取向趋同＋极化 ▪ 介质的电极化强度矢量

束缚电荷密度出现电极化后，介质中局域电中性会破坏，出现束缚电荷ds(Z.].asfp.ds =p limdqAV.0sSdqdl&· ds =dq=qlimdgdssiAV-0sSPp因电荷守恒，S面内将出现等量负电荷，有Vsf p.ds =-J p,dV=-V.P束缚电荷是电极化强度矢量之源《电动力学》

《电动力学》 束缚电荷密度 ▪ 出现电极化后，介质中局域电中性会破坏，出现束缚电荷 S dq −dq l V ▪ 因电荷守恒，S 面内将出现等量负电荷，有  P  束缚电荷是电极化强度矢量之源

束缚电荷讨论对非均匀介质，P=P(X），一般存在极化电荷对均匀介质，内部无极化电荷，只有在自由电荷处或边界存在极化电荷若电场变化，则束缚电荷密度会变化，产生极化电流aPp+.J,=0Pp=-V.Pdtdpat《电动力学》

《电动力学》 束缚电荷讨论 ▪ 对非均匀介质， ，一般存在极化电荷 ▪ 若电场变化，则束缚电荷密度会变化，产生极化电流 ▪ 对均匀介质，内部无极化电荷，只有在自由电荷处或边界存在 极化电荷

介质之磁特性微观分子中电子的运动，可以等效成电流环，具有磁偶极矩m，=iaB=0B±0m,±0m,0单个分子ZZm,=0m,±0微体积元取向趋同介质的磁极化强度矢量ZM会 limmAV-0 AV单位体积内的等效磁偶极矩局域量《电动力学》

《电动力学》 介质之磁特性  单位体积内的等效磁偶极矩  局域量 单个分子 微体积元 ▪ 微观分子中电子的运动，可以等效成电流环，具有磁偶极矩 取向趋同 ▪ 介质的磁极化强度矢量

磁化电流密度出现磁化后，考察任一闭合回路SALMM-SAdlfM.di =$M.disASSIMdlSASALLSISASMMΦsl.=1MSASA1是绕回路之总电流，可写成电流密度形式IM=JJM-ds=VXM《电动力学》

《电动力学》 磁化电流密度 ▪ 出现磁化后，考察任一闭合回路 L M  I  I M 是绕回路之总电流，可写成电流密度形式

第一章电磁现象之普遍规律S1.3介质的电磁性质介质之电特性介质之磁特性电位移矢量与磁场强度之引入介质中Maxwell方程组介质中唯象定律《电动力学》

《电动力学》 第一章 电磁现象之普遍规律 §1.3 介质的电磁性质 介质之电特性 介质之磁特性 电位移矢量与磁场强度之引入 介质中Maxwell方程组 介质中唯象定律

电位移矢量与磁场强度极化电荷、极化电流、磁化电流同样可以产生电磁场，故介质中有：(p, -V.P)V.E==(p,+pp)dpaEaELV×B=μJ,+J,+JM++V×M+&=uatatat引入两辅助场量：B磁场强度：H≥B-M电位移矢量：D≤s.E+Pμo整理方程，有V.D=PV.(e,E+P)=P,(B-Mm)=J,+号(eE+P)aD[V×VxH=J,+uoat《电动力学》

《电动力学》 电位移矢量与磁场强度 ▪ 极化电荷、极化电流、磁化电流同样可以产生电磁场，故介质中有： ▪ 引入两辅助场量： 电位移矢量： 磁场强度： ▪ 整理方程，有

介质中麦克斯韦方程组介质中MaxwelI方程组为aBVxE=-dtD=ε,E+PaDBVxH=J+H=MatμoV.D=pV.B=0这里电流、日电荷密度均为自由电流、电荷；介质的电磁效应包含在辅助场量中，不出现在方程组中辅助场量不是真正的物理实在量；此方程只涉及自由电荷和电流，实用性强。《电动力学》

《电动力学》 介质中麦克斯韦方程组 ▪ 介质中 Maxwell方程组为  这里电流、电荷密度均为自由电流、电荷；  介质的电磁效应包含在辅助场量中，不出现在方程组中；  辅助场量不是真正的物理实在量；  此方程只涉及自由电荷和电流，实用性强

介质中之唯象定律介质对外电磁场的响应规律如何？归结为D、H与E、B的关系D= D(E,B)=D(E)H = H(E,B)= H(B方法一：进一步建立微观模型，用统计方法获得宏观响应规律方法二：直接借助实验，，将响应规律归纳抽象出来例：【通过电子的微观运动方程，可以获得】等离子体对角频率の的电磁场的响应规律为：hED=&E.m0《电动力学》

《电动力学》 介质中之唯象定律  方法一：进一步建立微观模型，用统计方法获得宏观响应规律  方法二：直接借助实验，将响应规律归纳抽象出来 ▪ 介质对外电磁场的响应规律如何？归结为 、 与 、 的关系. 例：〔通过电子的微观运动方程，可以获得〕等离子体对角频率 的电 磁场的响应规律为： 